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組織光透明成像：為探索新發現及疾病3D診斷打開大門

組織光透明成像：為探索新發現及疾病3D診斷打開大門

俄羅斯衛星通訊社

俄羅斯薩拉托夫車爾尼雪夫斯基國立大學和中國華中科技大學研究人員組成的俄中科研團隊在組織光透明成像領域有著長期合作，鑒於他們在組織光透明理論、方法及應用方面的成就與影響力，應邀為《科學》雜誌合作期刊BMEF撰寫該組織光透明成像的展望及評述。 2024年11月8日, 俄羅斯衛星通訊社

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科研人員稱，組織光透明成像為獲取組織、器官甚至全身層面獲取細胞水平的3D結構圖像提供了新的手段，不僅能以全新的空間視角揭示生物體內的工作機制，為探索新發現打開大門，同時有望應用於腫瘤等疾病的3D診斷。近十年來，組織光透明技術迅速發展，並被廣泛應用於神經科學、發育生物學、腫瘤及多種疾病研究等諸多領域，並取得突破性的進展這項研究的俄方負責人、薩拉托夫國立大學科學醫學中心主任、俄羅斯科學院通訊院士瓦列里·圖欽表示，大量實驗實例表明，組織光透明從根本上解決了組織對光散射強的難題，離體組織器官的透明化能獲得整體組織器官高分辨圖像，活體的透明技術讓我們能在無需開窗的情況探測皮下或皮層細胞、血管結構與功能，極大地擴展了各種光學成像技術在醫學研究的廣泛應用。圖欽介紹稱：“為瞭解釋我們的方法如何運作，可以舉一個簡單的例子。如果我們拿一張散射光較強、無法看到圖片或文字的白紙，在上面滴上甘油或任何油類，相應區域就會變得足夠透明，我們就能透過它看到下面的文字。從物理學角度講，這意味著紙張的結構在光學上變得更加均勻，減少光的散射，從而可以形成更清晰的圖像。”圖欽教授表示，這一技術已經在基礎生物學領域的研究中得到廣泛應用，一些公司已經開始生產特殊光學系統和帶有特定蛋白質螢光標記的增亮劑，從而可以獲得小動物單個器官內部結構的高對比度圖像。目前有提議將這種方法用於醫學診斷和治療各種疾病。圖欽說：“俄羅斯科學家對這一研究所作的貢獻，首先創導組織光透明理論，並將該方法推進到了光譜的紫外線和太赫茲區域，大大擴展了其疾病檢測和治療的能力；中國科學家團隊則進一步發展組織光透明理論、方法與應用，這包括從離體組織器官的光透明成像到活體皮膚、顱骨的透明成像及應用。”根據輻射波長和所使用的光學成像或光譜學方法，成像深度可提高數倍。薩拉托夫國立大學科研小組和華中科技大學Britton Chance生物醫學光子學研究中心朱䒟教授小組的研究成果顯示，其活體的成像深度提高了數倍，而離體的成像深度則提數十倍。這項工作在俄羅斯“優先-2030”國家計劃薩拉托夫車爾尼雪夫斯基國立大學戰略科學研究與試驗發展（R&D）項目“基於光子學、數學建模、非線性動態方法和靶向給藥的個性化醫療技術”框架內開展。目前，科學家團隊正在開展俄羅斯科學基金會&中國國家自然科學基金委聯合項目（№24-44-00082，№32361133552）的相關工作。

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